Развитие электротехники и, как результат, минимизация размеров и усложнение ее компонентов создают постоянный спрос на решение сложных задач в сфере ремонта новейшего потребительского оборудования. В этой статье мы рассмотрим наиболее совершенную на сегодняшний день технологию пайки, которая завоевала популярность среди широкого круга специалистов – инфракрасную.
Инфракрасные паяльные станции, их особенности и преимущества
Инфракрасные паяльные станции – это комплексное решение на рынке оборудования для сервисного обслуживания и ремонта разных видов современной техники. Базовый принцип их работы заключается в мощном нагревании при помощи инфракрасного излучения электромагнитными волнами длиной 2-8 мкм. Практически каждая, кроме бюджетных моделей, инфракрасная паяльная станция – это сложный ремонтный комплекс, который состоит из следующих компонентов:- Верхний нагреватель.
- Нижний нагреватель.
- Стол с держателем для платы.
- Система обеспечения контроля температуры (состоит из термопары и программируемого контроллера).
Новейшие модели паяльных станций имеют возможность подключения к программному обеспечению ПК для контроля над процессом пайки по заданному температурному профилю.
По типу нагревательного элемента паяльные станции разделяют на следующие типы:
- керамические,
- кварцевые.
Одно из преимуществ керамических нагревателей – это пайка при помощи излучения электромагнитными волнами невидимого спектра, которые являются абсолютно безопасными для зрения и позволяют оператору производить визуальное наблюдение за процессом. Они также являются наиболее надежными и обеспечивают длительное время эксплуатации до отказа.
Кварцевые нагреватели, в свою очередь, отличаются меньшей инерционностью и обеспечивают большую однородность зоны нагревания, хотя они используют кроме невидимого еще и видимый и, поэтому, опасный для зрения диапазон инфракрасного излучения. По этой причине, как правило, в комплекте к станции поставляются защитные очки.
Инфракрасные паяльные станции оборудованы всем необходимым для настройки размеров прямоугольной зоны нагревания, обычно от 10 до 60 мм. Вы можете также самостоятельно манипулировать размерами и формой зоны нагревания, поскольку при работе с данными станциями допускается использование фольги, которой закрывают участки элементов, не подлежащие нагреву. Инфракрасный ремонтный комплекс специально оборудован столом, на котором можно надежно зафиксировать плату.
Верхний нагреватель выполняет основную работу при пайке. Нижний нагреватель осуществляет предварительный нагрев элементов, предохраняя, таким образом, текстолит от риска термической деформации. Система термоконтроля позволяет оператору выбирать правильный термопрофиль – температурно-временной отрезок процесса и, сравнивая температурные показатели, регулировать весь процесс по заданным параметрам.
Увеличение спроса именно на инфракрасные паяльные станции достаточно легко объясняется рядом их особенностей и преимуществ в решении сложных ремонтных заданий:
- Отлично подходят для восстановления работы микросхем SMD, BGA, CBGA, CCGA, CSP, QFN MLF, PGA больших и средних размеров.
- Инфракрасные паяльные станции лучше других могут удовлетворить потребности мастеров сервисного центра в процессе монтажа, демонтажа и реболлинга BGA-корпусов. На рынке представлены паяльные станции, которые продаются сразу с наборами для реболлинга.
- Инфракрасные паяльные станции гораздо удобнее других в работе с элементами из пластика (шлейфы и коннекторы).
- Инфракрасное излучение имеет разное воздействие на металлические и неметаллические детали. Сначала нагреваются металлические детали и припои.
- Нагревание происходит лишь в необходимой зоне, другие компоненты защищены от нежелательного термического воздействия.
- Осуществляя точный предварительный нагрев снизу, инфракрасная технология пайки препятствует термической деформации монтажной платы, что особенно важно для плат большого размера, таких как материнские платы ПК.
- Именно эти станции обеспечивают равномерность нагревания и, благодаря большой мощности, элементы быстро нагреваются до необходимой температуры.
- Идеально подходят для работы с бессвинцовыми припоями и благодаря той же мощности, способны поддерживать стабильную температуру.
- Отсутствие сильного воздушного потока не приводит к сдуванию легких элементов с платы, как в случае с термовоздушными станциями.
- Отсутствие необходимости покупать большое количество различных насадок под разные размеры микросхем, как для термовоздушных паяльных станций.
- Инфракрасное излучение волн короткой длины не вредит зрению и позволяет оператору визуально контролировать процесс пайки.
Инфракрасные паяльные станции вытеснили другие аналогичные виды техники и приобрели наибольшее распространение среди сервисных центров, которые специализируются на ремонте мобильных телефонов, игровых консолей, ноутбуков, планшетов и другой компьютерной техники, в первую очередь благодаря простоте и эффективности использования. На данном этапе производители сосредоточились на выпуске именно этого типа паяльных станций.
Сравнение основных технических характеристик инфракрасных и термовоздушных паяльных станций
Термовоздушные паяльные станции – это первое поколение ремонтных комплексов, созданных для монтажа и демонтажа микросхем с SMD и BGA-корпусами. Наилучшим образом они зарекомендовали себя также в работе с небольшими SMT-компонентами, а именно с планшетами и другой мелкой потребительской техникой.Они были заменены инфракрасной технологией по причине ряда недостатков:
- Маленькая площадь нагрева.
- Неравномерность прогрева и лишние термические нагрузки на соседние элементы.
- Деформация монтажной платы.
Но, следует упомянуть, что большое распространение получили комбинированные или гибридные ремонтные комплексы, в которых объединены лучшие свойства и термовоздушных, и инфракрасных технологий. Пример такого оборудования – это гибридный ремонтный комплекс Scotle IR360 PRO V3 . На сегодняшний день именно такой тип паяльных станций считается лучшим среди широкого круга специалистов.
Инфракрасные паяльные станции имеют свои недостатки и слабые стороны, на которые покупателю следует обратить внимание перед окончательным выбором модели. Многие новички ошибочно покупают станции вместо комплексов для демонтажа больших микросхем, как, например, термовоздушная станция Lukey 852D+ с отдельным паяльником.
В большинстве случаев это приводит к негативным последствиям, поэтому в данном случае следует использовать инфракрасный паяльный комплекс, или термовоздушный комплекс большого размера, или их гибрид. Даже если объединить в работе термовоздушную станцию с инфракрасным нижним нагревателем, заменить качественное инфракрасное паяльное оборудование не удастся, поскольку только так обеспечивается полуавтоматический процесс. А в случае с термовоздушной станцией контроль осуществляется оператором.
На рынке представлены качественные инфракрасные станции от американских и немецких производителей, но их стоимость достигает более 10 тысяч долларов. Другой распространенный сегмент – это станции китайского производства, цена которых колеблется в пределах 1 тысячи долларов. Они мало чем уступают дорогим аналогам и позволяют начать свой бизнес, не вкладывая огромные средства в создание сервисного центра. Популярность этих станций среди мастеров обусловлена не только простотой использования, но и работой в удобном полуавтоматическом режиме. От пользователя в первую очередь важно ввести начальные данные и правильно выбрать температурный профиль, а ремонтный комплекс даст сигнал о завершении процесса.
Инфракрасные паяльные станции производителя ACHI
ACHI – это небольшая китайская компания, которая первой началамассовое производство больших инфракрасных паяльных станций в доступном ценовом сегменте. Став известными в мире благодаря ремонтному комплексу ACHI IR-PRO-SC , они заинтересовали большого производителя Scotle Technology , который сделал ACHI своим подразделением, что очень позитивно сказалось на качестве продукции. Компания начала оснащать свои паяльные станции керамическими инфракрасными излучателями, которые по характеристикам близки к известным Elstein немецкого производства. Хорошее качество, доступная цена и легкость ремонта объясняет популярность этого бренда среди профессионалов. На данный момент в ассортименте представлены три основные модели инфракрасных станций:
ACHI IR-6500 – это начальный минимум для восстановления работы больших монтажных плат.
ACHI IR-PRO-SC –инфракрасная паяльная станция, которая является самодостаточным инструментом для профессионального массового ремонта в условиях сервисного центра, где процессы поставлены на поток.
ACHI IR-12000 – это наиболее продвинутая модификация из ассортимента ремонтных комплексов производителя. Рассчитана она на опытных пользователей, которые хотят получить все преимущества гибридной технологии. Ключевая особенность этого комплекса – это нижний инфракрасный нагреватель, внутри которого вмонтирован термовоздушный. Верхний нагреватель тоже является инфракрасным. Встроенный промышленный компьютер с 7" дюймовым сенсорным экраном для вывода данных помогает в режиме реального времени анализировать и корректировать параметры.
Ниже приводим таблицу сравнения основных технических характеристик самых популярных моделей инфракрасных ремонтных комплексов производителя ACHI :
| ACHI IR-6500 | ACHI IR-PRO-SC | ACHI IR-12000 | |
| Потребляемая мощность | 1300 Вт | 2850 Вт | 3650 Вт |
| Зоны нагрева | верхняя, преднагрев | верхняя, преднагрев | верхняя, нижняя, преднагрев |
| Мощность верхнего нагревателя | 400 Вт | 450 Вт | 400 Вт |
| Размеры верхнего нагревателя | 80 × 80 мм | 80 × 80 мм | 80 × 80 мм |
| Мощность преднагрева | 800 Вт | 2400 Вт | 3200 Вт |
| Размеры преднагревателя | 180 × 180 мм | 240 × 240 мм | 350 × 210 мм |
| Хранение термопрофилей | 10 групп | 10 групп | неограничено |
| Вывод данных | ПК | ПК | 7" сенсорный экран |
Инфракрасные паяльные станции производителя ACHI – это самое современное, качественное и доступное оборудование для ремонта мобильной и компьютерной техники. Их возможностей вполне достаточно для полноценного профессионального ремонта, и они по характеристикам не уступают более дорогим аналогам. Именно с ACHI потребители получают по доступной цене все преимущества лучшей на данный момент технологии пайки – инфракрасной.
Современная, более усовершенствованная техника, увы, выходит из строя не меньше, чем старые образцы. И если раньше вопрос об усовершенствовании привычного нам не стоял, то сегодня по старинке отпаять или припаять деталь, не «задев» соседние чипы, практически невозможно. Именно поэтому умельцы собирают более современные термовоздушные и инфракрасные паяльные станции своими руками. В этом обзоре расскажем, какими бывают паяльные системы, как работает блок управления и как его подключить, что входит в элементы конструкции. Только в нашем обзоре вы найдете рекомендации, иллюстрирующие особенности сборки и регулировки современных паяльных станций.
Читайте в статье
Для чего нужна паяльная станция
Паяльная станция, в отличие от простого паяльника, – система более усовершенствованная. Она позволяет спаять мелкие детали, такие, к примеру, как SMD-компоненты, контролировать нагрев на табло, программировать кнопки. Кроме того, благодаря бесконтактной системе пайки перегрев соседних элементов здесь исключён.
Паяльная станция бесконтактного типа относится к современным системам пайки. К примеру, нагрев с помощью термофена помогает мастерам в ремонте бытовых электроприборов и мобильников. А вот с помощью ИК-систем можно производить монтаж и демонтаж (даже формата BGA).
Общие характеристики и принцип работы паяльной станции
Анатомия паяльной станции достаточно проста и максимально отвечает необходимым условиям: аккуратная, «умная» пайка элементов. Сердце прибора − , внутри которого находится трансформатор, выдающий напряжение двух вариантов 12 или 24 Вольта. Без этого элемента все системы станции были бы бесполезны. Трансформатор отвечает за регулировку температуры. Блок питания снабжён терморегулятором и специальными кнопками запуска прибора.
Для справки! Некоторые устройства оборудованы специальной подставкой, которая нагревает печатную плату во время пайки, что помогает избежать её деформации.
С помощью блока управления также может быть реализована функция запоминания температуры и программирования кнопок. Мастера «прокачивают» прибор, используя процессор, благодаря которому появляется возможность измерять температуру в ходе пайки.
Разберём особенности работы термовоздушной паяльной станции: поток воздуха с помощью специальных спиралевидных или керамических элементов (они находятся прямо внутри трубки термофена) нагревается, а затем через специальные насадки направляется в точку пайки. Такая система позволяет нагреть необходимую поверхность равномерно, исключив точечную деформацию.
Комментарий
Задать вопрос"Температура, которую могут обеспечить современные фены для пайки, в том числе и собранные своими руками, варьируется от 100 до 800°C. Причём показатели эти могут настраиваться оператором.
"В качестве ещё одного дополнительного элемента может выступать специальный инфракрасный нагреватель. Принцип его похож на работу термофена, он нагревает не место стыка, а определённую площадь. Однако, в отличие от термофена, здесь отсутствует поток тёплого воздуха. Профессиональные паяльные станции могут оборудоваться специальными сопутствующими инструментами, оловоотсосами и вакуумными пинцетами.
Разновидности паяльных станций по конструкции
Существуют как простые паяльные станции, оборудованные привычным нам классическим паяльником, так и более продвинутые. Причём вариаций сочетания компонентов и систем может быть великое множество. Без труда можно в одной станции совместить контактный паяльник и фен, вакуумный или термопинцет и оловоотсос. Для удобства приведём таблицу основных типов паяльных станций.
| Контактные ПС− это обыкновенный, имеющий при пайке прямой контакт с поверхностью, паяльник, оснащённый электронным блоком управления и регулирования температуры. | Бесконтактные ПС − в основе работы блок управления и особая система управления элементов. |
|||
| Свинцовые | Бессвинцовые
Требуют повышенной температуры плавки. | Термовоздушные
Обеспечивают эффективную пайку в труднодоступных зонах с единовременным прогреванием сразу нескольких поверхностей. Позволяет осуществлять пайку любого типа, как со свинцом, так и без него. | Инфракрасные
Здесь присутствует нагревательный элемент в виде инфракрасного излучателя, сделанного из керамики или кварца. | Комбинированные
Сочетают в своей конструкции несколько типов оборудования: фен или классический паяльник, или, как мы уже говорили, ИК-нагреватель и оловоотсос допустим, паяльник и фен. |
По механизму стабилизации температуры и принципу работы управляющих блоков паяльные станции можно разделить также на аналоговые и цифровые. В первом случае нагревательный элемент включён, пока паяльник не прогреется до нужной температуры, самая близкая аналогия – нагрев обычного утюга. А вот второй тип паяльника отличается сложной системой контроля и регулирования температуры. Здесь размещён PID-регулятор, который подчиняется программе микроконтроллера. Такой метод стабилизации температуры намного эффективнее аналогового. Ещё одна классификация позволяет разделить все ПС на монтажные и демонтажные. Первые осуществляют пайку приборов, однако, не имеют оловоотсоса и других элементов, позволяющих проводить чистку и замену деталей.
Такие паяльные системы снабжены специальной ёмкостью для удаления припоя, который, в свою очередь, отсасывается специальной насадкой, снабжённой компрессором.
К сведению! Существуют комбинированные станции, позволяющие проводить как монтажные, так и демонтажные работы. Они снабжены двумя видами паяльников, различающихся по мощности.
Как сделать своими руками термовоздушную паяльную станцию
Купить паяльную станцию с феном не каждому по карману, хотя ИК-станции стоят ещё больших денег, поэтому самый простой путь – собрать её своими руками. Однако, следует помнить, что такие воздушные паяльные станции обладают определёнными недостатками:
- Потоком воздуха можно случайно сдуть маленькие детали.
- Поверхность прогревается неравномерно.
- Для разных случаев требуются дополнительные насадки.
Паяльный фен своими руками: универсальная схема
Термофен – специальное устройство, которое нагревает место пайки потоком горячего воздуха.
Проще всего собрать прибор с феном на вентиляторе, а в качестве нагревателя использовать спираль.
Если покупать нагреватель механический, то он достаточно дорогой. И при резких перепадах температур может простой треснуть. Не все могут самостоятельно сконструировать компрессор. В качестве поддувала можно использовать обычный малогабаритный вентилятор. Подойдёт кулер от домашнего ПК. Для знакомства с устройством такого прибора изучим схему паяльной станции своими руками.
Вентилятор расположим около термофена. К нему аккуратно присоединяем трубку для подачи тёплого воздуха. На торце кулера вытачиваем отверстие под сопло. С противоположной стороны кулер необходимо закрыть, чтобы обеспечить необходимую тягу.
Теперь подошла очередь сборки нагревательного элемента. Для этого необходимо накрутить нихромовую проволоку спиралью на основание нагревателя. Причём витки обязательно не должны касаться друг друга. Витки наматываются с учётом того, что сопротивление должно быть 70-90 Ом. Основание выбирают с плохой теплопроводностью и хорошей стойкостью к большим температурам.
Комментарий
Электромонтер 5 разряда ООО "Петроком"
Задать вопрос"Часть деталей можно позаимствовать из обычного фена. В частности, в качестве основы для спирали с низкой термопроводностью подойдёт слюдяная пластина.
"Приступаем к поиску деталей для сопла. Лучше всего для этого подойдёт труба из керамики или фарфора. Оставляем небольшой зазор между стенками сопла и спиралью. Сверху поверхность обматываем изоляционными материалами. Можно использовать асбестовый слой, стекловолокно и т.д. Это увеличит высокое КПД фена, а также позволит брать его руками, не получив ожог. Крепим нагревательный элемент так, чтобы воздух подавался в трубку, а нагреватель находился точно посередине внутри сопла.
Система управления паяльной станцией
Для сборки системы управления самодельной паяльной станции типа фен своими руками в ней необходимо разместить два реостата: один регулирует входящий поток, другой − мощность нагревательного элемента. А вот обычно делается один как для нагревателя, так и для нагнетателя.
Здесь очень важно правильно подключить провода, чтобы они соотносились с реостатами.
Затем присоединяем термофен так, чтобы провода соответствовали нужным реостатам и выключателю.
Сборка и настройка работы паяльной станции
Мощность паяльной станции, как мы уже замечали выше, обычно находится в пределах от 24 до 40 Ватт. Однако если вы планируете паять шины питания и , то мощность прибора должна быть увеличена от 40 до 80 Ватт.
Подробнее о том, как паять феном от паяльной станции, смотрите в этом видео.
Инфракрасная паяльная станция своими руками
Инфракрасная паяльная станция − тот инструмент, который проще всего сделать своими руками. Цена на паяльные станции такого типа просто заоблачная. Купить что-то попроще – не вариант, так как всё равно будет ограниченный функционал.
Именно поэтому мы расскажем поэтапно, как собрать своими руками инфракрасный паяльник. Разберём этапы сборки ПС для пайки плат размером 250×250 мм. Наша паяльная станция подойдёт для работы с телевизионными платами, видеоадаптерами для ПК, а также планшетов.
Изготовление корпуса и нагревательных элементов
Для основы самодельной ИК паяльной станции, собранной своими руками, можно взять дверцу от антресоли либо 10-12 мм, прикручиваем к ней ножки. На этом этапе важно примерно прикинуть компоновку исходя из размеров нагревателей и ПИД-регуляторов. От этого будет зависеть высота «боковин» и скосов передней панели.
Алюминиевые уголки используются для формирования «скелета» конструкции. Заранее позаботьтесь о «начинке», в работе пригодятся и старые видеомагнитофоны, ДВД-проигрыватели и тому подобное. Можно обойти специализированных уличных лоточников.
Теперь ищем антипригарный поддон. Да, именно тот, что можно купить в обычном магазине бытовой техники. Здесь же можно и присмотреть качественный паяльник для паяльной станции.
Важно! Возьмите с собой рулетку. Ваша задача – найти противень оптимальной ширины и глубины. Размеры зависят от высоты ИК-излучателей и их количества.
Система управления паяльной установкой
Приступим к самому интересному. На торговой площадке заранее заказываем ПИДы (или пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы), а также ИК - 3 нижних ИК излучателя 60×240 мм, и один верхний − 80×80 мм, не забудьте запастись двумя твердотельными на 40А. На этом этапе уже можно переходить к жестяным работам, а именно подогнать всю конструкцию под размеры наших основных элементов. После подгонки боковин и крышки вырезаем технологические отверстия под ПИДы на передней, под кулер на задней стенке.
Сборка и регулировка работы паяльной станции
Итак, после установки излучателей, кулера и соединения всех проводков внешний вид нашей паяльной станции уже обретает практически законченный вид. На этом этапе необходимо провести тестирование оборудования на нагрев, удержание температуры и гистерезис. Переходим к монтажу основного ИК-излучателя. Сделать это несложно.
Рано или поздно перед радиомехаником, занимающимся ремонтом современной электронной техники встаёт вопрос покупки инфракрасной паяльной станции. Необходимость назрела в связи с тем что современные элементы массово “откидывают копыта” короче говоря, производители как и мелочевки так и больших интегральных схем отказываются от гибких выводов в пользу пятачков. Процесс этот идёт уже достаточно давно.
Такие корпуса микросхем называются BGA – Ball grid array, проще говоря – массив шариков. Такие микросхемы монтируются и демонтируются бесконтактным способом пайки.
Раньше, для не особо крупных микросхем можно было обходиться термовоздушной паяльной станцией. А вот крупные графические контроллеры GPU термовоздушкой уже не снимешь и не посадишь. Разве что прогреть, но прогрев длительного результата не даёт.
В общем, ближе к теме.. Готовые профессиональные инфракрасные станции имеют запредельные цены, а недорогие 1000 – 2000 зелёных недостаточный функционал, короче допиливать всё равно придётся. Лично по мне, инфракрасная паяльная станция – это тот инструмент, который можно собрать самому и под свои нужды. Да, не спорю, есть затраты по времени. Но если подойти к сборке ИК станции методично, то будет и необходимый результат и творческая удовлетворённость. Итак, я для себя наметил, что буду работать с платами размером 250х250 мм. Для пайки телевизионных Main и компьютерных видеоадаптеров, возможно планшетных ПК.
Итак, начал я с нечистого листа и дверцы от старой антресоли, прикрутив к этому будущему основанию 4 ножки от древней пишущей машинки.
Основа при помощи приблизительных расчётов получилась 400х390 мм. Дальше необходимо было примерно рассчитать компоновку исходя из размеров нагревателей, ПИД-регуляторов. Таким нехитрым “фломастерным” способом я определил высоту своей будущей инфракрасной паяльной станции и угол скоса передней панели:
Далее уже берёмся за скелет. Тут всё просто – изгибаем алюминиевые уголки согласно конструкции нашей будущей паяльной станции, закрепляем, связываем. Идём в гараж и с головой закапываемся в корпуса от DVD и видиков. Хорошо делаю, что не выбрасываю – знаю, что пригодятся. Глядишь, дом из них построю:) Вон из пивных банок строят, из пробок и даже палочек от мороженого!
Короче говоря, на облицовку лучше не придумаешь, чем крышки от аппаратуры. Листовой металл стоит не дёшево.
Бежим по магазинам в поисках антипригарного противня. Противень необходимо подобрать согласно размерам ИК-излучателей и их количеству. Я ходил по магазинам с небольшой рулеткой и измерял стороны дна и глубину. На вопросы продавцов типа – “Зачем вам пироги строго заданных размеров?” Отвечал, что неподходящие размеры пирога нарушают общую гармонию восприятия, что не соответствует моим моральным и этическим принципам.
Урааа! Первая посылочка, а в ней особо важные запчастюлины: ПИД-ы (страшное слово-то какое) Расшифровка тоже не простая: Пропорционально-Интегрально-Дифференциальный регулятор. В общем, разбираемся с их настройкой и работой.
Далее жестянка. Здесь как раз и пришлось попотеть с крышками от DVD-юков дабы всё получилось ровно и солидно, для себя делаем. После подгонки всех стенок необходимо вырезать нужные отверстия под ПИД-ы на передней, под кулер на задней стенке и в покраску – в гараж. В итоге – промежуточный вариант нашей ИК паяльной станции стал выглядеть таким образом:
После тестирования регулятора REX C-100 предназначенного для преднагрева (нижнего нагревателя) выяснилось, что он не совсем подходит для моей конструкции паяльной станции, потому как не рассчитан на работу с твердотельными реле, которыми он и должен управлять. Пришлось его доработать под свою концепцию.
Урааа! Пришла посылка из Китая. Теперь в ней уже было самое основное богатство для постройки нашей инфракрасной паяльной станции. А именно – это 3 нижних ИК излучателя 60х240 мм, верхний 80х80 мм. и пара твердотельных реле на 40А Можно было и на 25 ампер взять, но всегда стараюсь всё сделать с запасом, да и ценой они не сильно отличались..
Глаза боятся, а руки делают. Стараюсь не забывать эту старую истину, также как и про курицу, та что по зёрнышку…Что имеем в итоге – После установки излучателей в противень, установки твердотелок на радиатор, обдуваемый кулером и соединении всего, получилось уже что-то более-менее похожее на инфракрасную паяльную станцию.
Когда дело с преднагревом начало подходить к концу и были сделаны первые тесты на нагрев, удержание температуры и гистерезис, можно было смело приступать к верхнему инфракрасному излучателю. Работы с ним оказалось больше, чем я предполагал изначально. Было рассмотрено несколько конструктивных решений, но всё же более удачным на практике оказался последний вариант, который я и воплотил.
Сделать столик для удержания платы – очередная задача, требующая нагрева черепной коробки. Необходимо чтобы выполнялось несколько условий – равномерное удержание печатной платы, чтобы плата при нагреве не прогибалась. Кроме этого была возможность сдвигать влево-вправо уже зажатую плату. Зажим платы должен быть, как и крепкий, так и давать небольшую слабину, так как плата при нагреве расширяется. Ну и так же у столика должна быть возможность закрепить платы разных размеров. Не до конца еще доделанный столик: (нет прищепок для платы)
Вот и настало время тестов, отладок, подгонки термопрофилей под разные виды микросхем, и паяльных сплавов. За осень 2014 было восстановлено приличное количество компьютерных видеокарт и телевизионных Main-board
Не смотря на то, что паяльная станция кажется завершённой и прекрасно себя зарекомендовала, на самом деле не хватает еще нескольких важных вещей: Во-первых это лампа, ну или фонарик на гибкой ножке, Во-вторых обдув платы после пайки, в-третьих я хотел изначально сделать селектор для нижних нагревателей..
Конечно же, я написал не всё что хотел, потому как, при сборке было много мелочей, проблем и тупиков. Но зато я записал на видео весь процесс конструирования и теперь это полноценный обучающий видеокурс:
Уже давно я задумался над тем, паяльную станцию своими руками и чинить на ней свои старые видеокарты, приставки и ноутбуки. Для нагрева можно использовать старую галогеновую грелку, ножку от старой настольной лампы можно использовать для удержания и перемещения верхнего нагревателя, платы будут лежать на алюминиевых поручнях, спираль от душа будет держать термопары, а плата Ардуино будет следить за температурой.
Сперва разберемся с тем, что такое паяльная станция. Современные чипы на интегральных схемах (ЦПУ, ГПУ и т.д.) не имеют ножек, зато имеют массив шариков (BGA, Ball grid array). Для того чтобы припаять\отпаять такой чип, нужно иметь устройство, которое нагреет всю IC до температуры в 220 градусов и при этом не расплавит плату, а также не подвергнет IC термическому шоку. Именно поэтому нам нужен контроллер температуры. Такие аппараты стоят в диапазоне $400-1200. Это проект должен уложиться примерно в $130. Про BGA и паяльные станции вы можете почитать на Википедии, а мы начнём работать!
Материалы:
- Четырёхламповый галогеновый нагреватель ~1800w (в качестве нижнего подогрева)
- 450w керамический ИК (верхний нагреватель)
- Алюминиевые рейки для занавесок
- Спиральный кабель для душа
- Прочная толстая проволока
- Ножка от настольной лампы
- Плата Ардуино ATmega2560
- 2 платы SSR 25-DA2x Adafruit MAX31855K (или сделайте сами, как сделал я)
- 2 термопары типа K
- Блок питания постоянного тока 220 на 5v, 0.5A
- Буквенный модуль LCD 2004
- 5v пищалка
Шаг 1: Нижний нагреватель: отражатель, лампы, корпус
Показать еще 3 изображения
Найдите галогеновый нагреватель, откройте его и выньте отражатель и 4 лампы. Будьте аккуратны, не сломайте лампы. Здесь вы можете приложить воображение и создать свой корпус, который будет держать лампы и отражатель. Например, вы можете взять старый корпус ПК и поместить лампы, отражатель и провода внутрь него. Я использовал металлические листы толщиной 1 мм и сделал из них корпуса для нижнего и верхнего нагревателя, а также корпус для контроллера Ардуино. Как я и сказал прежде — вы можете быть креативными и придумать для корпуса что-то своё.
Используемый мною нагреватель был на 1800W (4 лампы на 450w параллельно). Используйте провода из нагревателя и параллельно соедините лампы. Вы можете встроить штекер для переменного тока, как сделал это я, или соединить кабель напрямую от нижнего нагревателя к контроллеру.
Шаг 2: Нижний нагреватель: система крепления плат
Показать еще 4 изображения
После создания корпуса нижнего нагревателя, измерьте бОльшую длину его окна и отрежьте два куска алюминиевой рейки такой же длины. Вам также нужно будет отрезать еще 6 кусков, каждая размером в половину от меньшей стороны окна нагревателя. Просверлите отверстия по двум концам больших кусков реек, а также на одном конце каждой из 6 небольших реек и на длинной части окна. Перед тем, как прикручивать части к корпусу, нужно создать механизм крепления на гайках, по типу такого, который я сделал на фотографиях. Это нужно для того, чтобы меньшие рейки могли скользить по бОльшим рейкам.
После того, как вы проденете гайки в рейки и скрутите всё вместе, используйте шуруповёрт для перемещения и закрепления шурупов, чтобы система крепления подходила под размер и форму вашей платы.
Шаг 3: Нижний нагреватель: держатели термопары
Для изготовления держателей термопары, замерьте диагональ окна нижнего нагревателя и отрежьте два куска спирального кабеля для душа такой же длины. Раскрутите жесткий провод и отрежьте два куска, каждый на 6 см длиннее, чем спиральный кабель от душа. Пропустите жесткий провод и термопару через спиральный кабель и загните оба конца провода так, как это сделал я на картинках. Оставьте один конец длиннее другого для того, чтобы закрутить его одним из винтов рейки.
Шаг 4: Верхний нагреватель: керамическая пластина
Для изготовления верхнего нагревателя я использовал керамический инфракрасный нагреватель на 450W. Вы можете найти такие на Алиэкспресс. Хитрость заключается в том, что нужно создать для нагревателя хороший кейс с правильным током воздуха. Далее приступаем к держателю нагревателя.
Шаг 5: Верхний нагреватель: держатель
Найдите старую настольную лампу на ножке и разберите её. Для того чтобы правильно разрезать лампу, нужно точно всё рассчитать, так как верхний инфракрасный нагреватель должен достигать всех углов нижнего нагревателя. Итак, сначала прикрепите корпус верхнего нагревателя, сделайте разрез по оси X, произведите правильные расчёты и, наконец, сделайте разрез по оси Z.
Шаг 6: ПИД-регулятор на Ардуино
Показать еще 3 изображения
Найдите правильные материалы и создайте прочный и безопасный кейс для Ардуино и других принадлежностей.
Можно просто отрезать и с прикрепить провода, соединяющие контроллер (верхнее/нижнее питание, контролер питания, термопары), используя паяльник или раздобыть коннекторы и сделать всё аккуратно. Я не знал точно, сколько тепла будет излучать SSR, поэтому добавил на корпус вентилятор. Будете вы устанавливать вентилятор, или нет, но вам обязательно нужно нанести на SSR термопасту. Код прост и из него понятно, как соединить кнопки, SSR, экран и термопары, так что соединить все вместе будет просто. Как управлять устройством: для значений P, I и D нет автонастройки, так что эти значения нужно будет вбить вручную в зависимости от ваших настроек. Есть 4 профиля, в каждом из них можно установить количество шагов, значения Ramp (C/s), dwel(время ожидания между шагами), порог нижнего нагревателя, целевую температуру для каждого шага и значения P,I,D для верхнего и нижнего нагревателей. Если вы, например, выставите 3 шага, 80, 180 и 230 градусов с порогом нижнего нагревателя 180, то ваша плата будет прогрета снизу только до 180 градусов, дальше температура снизу будет держаться на 180 градусах, а верхний нагреватель разогреется до 230 градусов. Код до сих пор нуждается во множестве улучшений, но из него вы можете понять, как все должно работать. Это руководство описано не в деталях, ведь в нём присутствует множество самодельных элементов, и каждая сборка будет отличаться от других. Я надеюсь, что вы вдохновитесь этой инструкцией и сделаете по ней свою ИК паяльную станцию.
В мастерской любого радиолюбителя имеется один, а может и сразу несколько паяльников. Но вот паяльная станция, особенно инфракрасная – для многих лишь мечта.
Дело в том, что это профессиональное оборудование, применяемое для качественной пайки таких сложных элементов, как чипы BGA (от английской аббревиатуры Ball grid array, что в переводе может звучать как "Массив шариков", полный русский аналог – "поверхностно-монтируемые интегральные схемы").
Чтобы было понятнее – картинка.
Рис. 1. Пример чипа BGA
Припаять или даже отпаять такой чип обычным паяльником невозможно. С определенной долей вероятности может помочь паяльный фен, но только для отпайки и только если микросхему можно потом выбросить…
Дело в том, что в данном случае требуется:
1.Нагрев сразу с двух сторон;
2.Равномерное проникновение тепла сквозь тело микросхемы (такое делает возможным ИК-излучение);
3.Точный контроль температуры в процессе работ.
А все это напрямую связано со сложной логикой работы устройства и дорогостоящими нагревателями и датчиками.
Наверное, поэтому готовые ИК паяльные станции стоят от 30 тыс.р. (даже при заказе из Китая).
Даже если собрать все необходимые детали для ИК станции, их совокупная стоимость получится ненамного ниже готового варианта. А значит, если у вас ограниченный бюджет, материал ниже – для вас.
На форумах такое устройство ласково прозвали "прикуяльником", так как оно представляет из себя паяльник с прикуривателем вместо жала.
Выглядит он приблизительно так:
Рис. 2. Инфракрасная паяльная станция из прикуривателя
На самом деле, паяльник используется скорее просто как держатель (внутри уже нет нагревательного элемента, развязка меди и стали сделана специально).
Схема управления нагревателем строится на базе простых и недорогих элементов. Выглядит она так.
Рис. 3. Схема управления нагревателем
Если под рукой нет таймера 555, можно взять серию UC384x. Тогда схема будет иметь следующий вид.
Блок питания +12В можно сделать из трансформатора и диодного моста (самый элементарный, диоды лучше всего смонтировать на радиаторе).
Как видно из схемы – контроля температуры нет.
При таком количестве элементов можно обойтись и без печатной платы. Отлично справится макетная, а при определенной сноровке и наличии свободного пространства в корпусе – подойдет монтаж на весу.
Рис. 5. Монтаж платы
Нижний подогрев должен обеспечивать правильный термопрофиль для припоя. Графики для свинецсодержащих и безсвинцовых припоев приведены ниже.
Рис. 6. Графики для свинецсодержащих и безсвинцовых припоев
Конечно, регулирование температуры и поддержание ее на заданном уровне – сложная задача (в норме требуется термопара, логика обработки данных с нее и т.д.).
Но сделаем простой ход – нагрев будем регулировать обычным димером (от осветительных приборов), а в качестве источника тепла используем готовую галогеновую лампу на 150 Вт.
Температуру можно выставить по внешнему термометру, или "на глаз" (экспериментальным путем).
Рис. 7. Вариант нижнего нагревателя
Здесь в качестве платформы используется старая печатная плата с медной фольгой (чистым текстолитом повернута вверх).
Таким образом, в качестве конечного результата:
1.Подогрев снизу осуществляется галогеновой лампой, включенной в сеть 220В. Ее мощность регулируется димером.
2.Пайка осуществляется с помощью прикуривателя. Его мощность нагрева регулируется переменным резистором (смотри схему).
Процесс выглядит так.
Рис. 8. Процесс пайки
Конечно, для обычных микросхем пайка может осуществляться и без нижнего подогрева.
Можно работать и только с нижней платформой (например, если нужно демонтировать большое количество радиоэлементов сразу), но следует проявлять особую осторожность, так как при излишнем перегреве дорожки могут отслоиться от текстолита.
Такая паяльная станция подойдет только для кратковременной работы в быту.
Другие способы реализации
В сети можно найти много других вариаций на тему создания ИК-станции своими руками, но все они имеют бюджет 10 тыс. р.+, что сводит на нет все усилия.
То есть, если учесть возможность ошибки в процессе монтажа (по неосторожности или по неопытности) или поставки некачественной детали (что случается часто при взаимодействии с зарубежными продавцами), а также другие нюансы, то проще и надежнее приобрести готовое решение.
Дата публикации: 23.02.2018
Мнения читателей
- Юрий
/ 31.10.2018 - 11:26
Попробуйте на эту станцию поставить контроллер типа IR101 http://tehnostation.ru/kontroller/ или IR102 от и получится полноценная паяльная станция с регулируемыми профилями.
